Les chercheurs ont découvert un moyen d'utiliser les déchets miniers dans le cadre d'un catalyseur potentiel moins cher pour la production de carburant à l'hydrogène.

Les réactions de fractionnement de l'eau qui produisent de l'hydrogène sont déclenchées à l'aide de platine rare (1450 $/once), iridium (1370$/once) et ruthénium (367$/once), ou des métaux moins chers mais moins actifs :le cobalt (70 $, 000/tonne), nickel (26 $, 000/tonne) et le fer (641 $/tonne).

Le professeur Ziqi Sun de la QUT School of Chemistry and Physics et du QUT Center for Materials Science et le Dr Hong Peng de la School of Chemical Engineering de l'Université du Queensland ont mené des recherches pour créer un nouveau catalyseur en utilisant seulement une petite quantité de ces métaux réactifs.

Ils les ont combinés avec des feldspaths, minéraux de roche aluminosilicatée trouvés dans les déchets miniers que le professeur Sun a déclaré que certaines entreprises paient environ 30 $/tonne pour se débarrasser.

Dans l'expérience, présenté sur la couverture d'août de Advanced Energy &Sustainability Research, les chercheurs ont déclenché une réaction de fractionnement de l'eau à l'aide de feldspaths activés par la chaleur et nanorevêtus de seulement 1 à 2 % des métaux réactifs les moins chers.

"La division de l'eau implique deux réactions chimiques - une avec l'atome d'hydrogène et l'autre avec l'atome d'oxygène - pour les faire se séparer, " dit le professeur Sun.

"Ce nouveau matériau nanorevêtu a déclenché la réaction de dégagement d'oxygène, qui contrôle l'efficacité globale de l'ensemble du processus de fractionnement de l'eau, " il a dit.

Le professeur Sun a déclaré que le feldspath recouvert de cobalt était le plus efficace et que l'optimisation des nouveaux catalyseurs pourrait les voir surpasser les métaux bruts ou même égaler l'efficacité supérieure des métaux du platine.

Il a déclaré que le nouveau catalyseur pourrait également potentiellement réduire le coût des batteries lithium-ion (Li-Ion) et d'autres solutions énergétiques durables reposant sur des conversions électrochimiques.

"Cette recherche pourrait potentiellement ajouter à la chaîne de valeur des énergies renouvelables de l'Australie en réutilisant les déchets miniers et en ajoutant de nouvelles technologies aux industries traditionnelles.

« Des entreprises comme Tesla pourraient potentiellement utiliser cette technologie pour la production d'énergie, des solutions avancées de stockage d'énergie telles que les nouvelles technologies de batterie, et carburant renouvelable, " il a dit.

Les chercheurs cherchent maintenant à tester les catalyseurs à l'échelle pilote.

« L'abondance d'aluminosilicate en Australie et la simplicité de ce processus de modification devraient faciliter la production à l'échelle industrielle de ce nouveau catalyseur, " dit le professeur Sun.

Les feldspaths représentent environ 60% de la croûte terrestre, selon le professeur Sun, dont les recherches précédentes ont activé les feldspaths pour une utilisation comme anodes potentielles à faible coût dans le stockage Li-Ion.

Il a dit que les aluminosilicates étaient chimiquement inertes, mais la chaleur provoquait des défauts utiles pour les réactions chimiques et le transport des électrons.

Le professeur Sun et le Dr Peng étaient accompagnés d'autres chercheurs du QUT Center for Materials Science, dont le professeur Godwin Ayoko, Dr Jun Mei et Dr Juan Bai de la faculté des sciences QUT, et le professeur agrégé Liao Ting de la faculté de génie QUT.

Le professeur Sun et le Dr Peng se concentrent tous deux sur le développement de matériaux pour les technologies durables émergentes.

Le Dr Peng est un expert dans l'utilisation de minéraux argileux et de résidus miniers pour des matériaux fonctionnels grâce à une technologie de traitement des minéraux à faible coût.

Il a déclaré que l'industrie minière produisait chaque année des tonnes de déchets que l'Australie pourrait utiliser pour des technologies durables.

« L'aluminosilicate se trouve couramment dans divers résidus miniers et est si bon marché que les sociétés minières paieraient normalement pour s'en débarrasser, " dit le Dr Peng.